Lenz2 vindturbin: 12 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:25

Denne instruksen vil vise deg hvordan du bygger en Lenz2 vindturbin av materialer du har rundt huset. Designet ble utviklet og testet av Ed Lenz fra Windstuffnow.com:https://www.windstuffnow.com/main/lenz2_turbine.htm Lenz2 VAWT (Vertical Axix Wind Turbine) er 4 fot høy og 3 fot i diameter. Det er i utgangspunktet en turbin i Savonius -stil, men med foredlingen at de tre vingene er formet for å gi løft også fordi eller deres dråpe -konfigurasjon. I lenken ovenfor beskriver Lenz hvordan han plasserte et ananometer inne i den stasjonelle turbinen og viste at vindhastigheten tok seg opp forbi den solide delen av vingene. Denne turbinen er mer effektiv enn en ren Savonius ved at den ga både drag og løft. I mitt design skalerte jeg ned diameteren til omtrent 18 tommer og høyden til 21 tommer. (I ettertid burde jeg ha gjort høyden 18 tommer slik at det skulle være mer av senteraksen fri i begge ender for fleksibilitet ved montering.) Jeg klarte å bruke materialer jeg hadde for hånden for å bygge turbinen. Da jeg testet den i en vind på 15 km / t, fungerte den så bra at jeg var redd for å stoppe den av frykt for å bli skadet. Den eneste ulempen med det jeg produserte er at det så ut til å produsere veldig lite strøm. Dette skyldes ikke utformingen av turbinen, men arten til likestrømsmotoren som jeg hadde den festet til. Vekten i denne opplæringen vil være på hvordan man skal konstruere selve turbinen. Full æren for designet og noen av instruksjonene går til Ed Lenz. [Merk: Siden denne instruksjonsboken ble publisert, lærte jeg mer om hvordan vingene skulle formes. Konstruksjonsdetaljene for lenz2 i denne instruksjonsboken holder fortsatt, men dimensjonene til vingen i trinn 2 bør erstattes med de som er gitt i det nylig innsatte trinn 3.]

Trinn 1: Nødvendige materialer

Materialene du trenger er listet opp nedenfor. Bytt alternativer fritt hvis du tror de vil fungere. Materialer Kryssfiner (kvart eller halv tomme) Stålbånd med hull i det (andre alternativer er mulige) muttere og bolter 24 tommers gjengestang (halv tomme diameter). 5 tommers muttere som passer på gjengestangen (ca. 6 av dem) Takblinkende, tynt metallplate eller til og med en slags fleksibel plast snipsPuslespillNøkler

Trinn 2: Klipp ut vingestykkene

[Merk: Designet for vingen i dette trinnet vil ikke gi det beste løftet. Se trinn 3 for en bedre design. Det vil vise at sidene på vingen ikke er symetriske. Trinn 3 vil også gi en prosedyre for dimensjonering av vingen basert på diameteren på lenz2. (lagt til 1. juni 2008. Du skal bygge tre fløyer, så du trenger 6 endebiter. Størrelsen jeg brukte var halvparten av størrelsen på endebitene beskrevet av Ed Lenz. De ser i utgangspunktet ut som iskrem. Jeg anbefaler at du klipper ut en pappmal og bruker den til å tegne seks bilder av den på en halv tommers kryssfiner. Slik tegner du det: 1. Skjær et rektangel av papp 3,5 "x 7,5" 2. Tegn en senterlinje langs den lange aksen3. Sett et merke på denne linjen 1,75 "fra en av endene (la oss kalle dette den øverste enden) 4. Tegn en horisontal linje gjennom merket til sidekantene slik at den krysser den vertikale linjen 90 grader. 5. Bruk en kompass, tegne en 1,75 "halv sirkel på oversiden av det merket. Den skal skjære de to sidekantene og den øvre kanten. Fra der midtlinjen krysser den nedre kanten, tegner du linjer til punktene der halvsirkelen skjærer sidekantene. 7. Klipp ut malen. Bruk pappmalen til å tegne seks bilder på en halv tommers kryssfiner. Du kan hekke dem på en slik måte at du ikke sløser med kryssfiner. Bruk en stikksag for å kutte ut endestykkene.

Trinn 3: Revisjon: en endring i vingens form

Den opprinnelige formen på vingen som presenteres i denne instruksjonsboken er ikke helt i henhold til planen som ble lagt ut for Lenz2. Etter å ha rådført meg med Ed Lenz, ble jeg klar over feilen jeg har gjort ved å tolke planene hans. Den nye designen er illustrert i dette trinnet. Legg merke til at vinkelen merket "Vinkel A" er 90 grader. Side A er i en rett vinkel mot diameterlinjen til den avrundede enden av vingen. I det originale designet som jeg presenterte i denne instruksjonsboken, var de to linjene som dannet den spisse enden av like lange lengder og vinklene til diameterlinjen identiske. Den kjeglen var symetrisk, mens kjeglen ikke er symetrisk i endringen som vises her. Å gjøre vinkel A til å være 90 grader vil gi vingen mer løft. Jeg har endret størrelsen på designet slik at jeg kan kjøre en minigenerator som var solgt på windstuffnow.com (men ikke lenger er tilgjengelig). De grunnleggende trinnene ved fremstilling av lenz2 er fortsatt gyldige. Grunnleggende beregning: Jeg forstår nå bedre hvordan jeg bestemmer størrelsen og proporsjonene på vingen. Du bestemmer først hva diameteren på lenz2 vil være. Den enkleste måten å gjøre dette på er å bestemme hva avstanden vil være fra senteraksen til lenz2 til ytterkanten av en vinge. Dette vil være radiusen til lenz2. Du dobler den for å få diameteren. I mitt nye design antok jeg at diameteren på lenz2 vil være 16 tommer (det vil si at avstanden fra midtaksen til ytterkanten av en vinge vil være 8 tommer). bestemme vingens diameter, multipliser diameteren på lenz2 ganger.1875. I mitt eksempel er 16 tommer *.1875 = 3,0 tommer. For å bestemme vingens lengde multipliserer du diameteren på lenz2 ganger.4. I dette tilfellet 16 tommer *.4 = 6,4 tommer. Lengden på side A er 6,4 minus 1,5 eller 4,9 tommer. Jeg skal lage en ny instruerbar som vil inkludere dette designet i en lenz2 som driver en minigenerator

Trinn 4: Klipp ut ribbeina

Du må ha tre ribber for å koble de to endebitene på hver vinge. Lengden på disse ribbeina vil bli bestemt av hvor høy du vil at vingene skal være. Jeg valgte 21 fordi det var det jeg trodde jeg kunne montere på den loddrette aksen all -thread bar.

Ribbeina skal være 5 "dype og 1" brede og uansett lengde du velger (21 "i mitt design). Du vil kutte ut 0,5" x 1 "hakk i endebitene der du vil legge til ribbeina. Jeg foreslår at du sporer enden av enden av en av ribbeina på et stykke papir som du kan bruke som mal for å tegne på endebitene. Du kan måle rektangelet, men ved å spore det kan du være sikker på at hakkene blir akkurat stort nok.

Trinn 5: Forbered endebitene

Bruk.5 "x 1" kartongmalen for ribbehakkene for å tegne tre hakk på hver endebit. To hakk vil være på den ene siden og en på den andre.

Det vil være et hakk på hver side av sluttstykket på det bredeste punktet. Siden dette vil være på en kurve, må du kontrollere at dybden på hver side av malen passer inn i sluttstykket. Dette vil sørge for at ribbeina kommer i flukt med ytterkanten på sluttstykket. På den ene siden av endestykket nær den spisse enden tegner du et mønster som er omtrent en tomme fra punktet. Rektangelet vil være parallelt med den skrå siden. Siden med to hakk vil baksiden av vingen (siden som vender mot midten av turbinen.) Klipp ut hakkene med et stikksag.

Trinn 6: Planlegg vingevinkelen

Den spisse enden av hver vinge vil bli rotert 9 grader tilbake mot midten av turbinen ved 9 grader av og være parallell med midten av turbinen. Denne målingen ble empirisk bestemt av Ed Lenz. Jeg valgte den vinkelen, og turbinen så ut til å fungere fint. Du vil ha muligheten til å justere vinkelen etter at vingene er montert hvis du føler at du vil bevise det for deg selv.

Bor først et hull i midten av kjegledelen av endestykket. Dette vil være punktet der de vertikale og horisontale linjene møtes. Størrelsen på hullet vil være diameteren på bolten som du vil bruke til å feste den til stiveren som leder fra midtaksen. Fra et sted langs den rette delen av bakstykket på endestykket (siden med de to ribbehakkene) trekker du en linje over endestykket som er i rett vinkel mot siden. Fra hvor den linjen krysser bakkanten av sluttstykket, tegner du en linje 9 grader til høyre for den 90 graders linjen (dette vil være på siden som er nærmere hullet). Denne linjen er den som stangen som forbinder vingen med senteraksen er i linje med. Hvis du ikke har en vinkelmåler, kan du se trinn 8 for en lenke der du kan laste ned et vinkelmålerbilde. Gjør dette med alle seks endebitene.

Trinn 7: Monter vingrammen

For å montere hver vinge vil du sette inn en ribbe i tilsvarende hakk på topp- og bunnendestykker. Pass på at ribben ikke stikker utover topp- og bunnbitene. De bør være flush.

Med en ribbe på plass, forbor et enkelt hull gjennom ribben og inn i kryssfiner. Skru ribben på plass med en 1 treskrue. Du kan eventuelt lime disse ribbeina på plass, men dette er ikke nødvendig med mindre du bygger en turbin som du faktisk har tenkt å bruke utenfor for å produsere elektrisitet. Fest de to andre ribbeina til formen vingen.

Trinn 8: Fest Skin of the Wings

Den runde delen av vingen og baksiden (siden med de to ribbeina) er dekket med en slags hud. Jeg valgte å bruke aluminiumsglass som jeg hadde til overs. Du kan ha noe annet materiale som kan fungere.

Min blinkende rull var 6 tommer bred. Jeg oppdaget at hvis jeg kuttet to stykker 6 "x 21", kunne jeg dekke forkanten og baksiden av hver vinge. Jeg klarte å feste ett stykke blink fra den ene ribben til den andre rundt forkanten. Jeg forankret hvert stykke med noen metallskruer. Noen av disse gikk inn i ribbeina og andre inn i kanten av kryssfinerenden. Deretter festet jeg det andre blinkstykket til den bakre delen av vingen. De ble skrudd fast i ribbene. Denne blinkingen kan overlappe litt med den som går rundt forkant. Gjør dette for alle tre vingene. Nå er du klar til å feste vingene til midtaksen.

Trinn 9: Klargjør fjærbeinene og senterdiskene

Vingene vil bli festet til senteraksen (allthread bar) ved hjelp av to sirkler av kryssfiner og stiver som forbinder disse med toppen og bunnen av vingene. Klipp to 8 tommers sirkler av en halv tommers kryssfiner. Ved å bruke en hel sirkel vinkelmåler (jeg lastet ned en fra https://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/thumb/0/0f/Protractor1.svg/531px-Protractor1.svg.png), merket jeg linjer på hver sirkel som var 120 grader fra hverandre. Dette vil være linjene som stiverne følger ut til vingene. Bor et hull i midten av hver av sirklene. Dette hullet vil ha samme diameter som all -thread baren. For stiver som forbinder sirklene med vingene, har du en rekke valg. Det enkleste kan være å lage disse av tre. Jeg valgte å bruke tre til bunnstiverne (fordi jeg ikke var sikker på at metallremmen jeg kjøpte ville bære vekten. På toppen kjøpte jeg et 4 fot stykke sinkbelagt metall som hadde hull i det langs midten linje av metalllisten. Jeg kuttet stiverne til 11 tommer i lengde. Deretter plasserte jeg enden av hver stiver 1 tomme fra midten av sirkelen langs en av de 120 graders linjene. Jeg boret to hull i stiveren og en gjennom sirkelen av kryssfiner. Jeg boltet disse godt på plass. Omtrent en tomme fra den andre enden av stiveren boret jeg et hull med samme diameter på hullet i endestykket.

Trinn 10: Monter vingene til senteraksen

Tre en 0,5 tommers mutter på bunnen av aksen (all -thread bar) slik at den er omtrent 2,5 tommer fra enden. Sett en av kryssfinerplatene opp fra bunnen av aksen til der den møter mutteren. Tre deretter en annen mutter oppover stangen til den møter disken. Vri de to mutrene mot hverandre slik at skiven sitter godt på aksen.

Fest den andre disken til den andre enden av aksen. Du må kanskje justere plasseringen av platene slik at de passer til høyden på vingene og også gir plass til å feste aksen til en generator eller en annen struktur. Vær oppmerksom på at det er veldig liten akse som stikker over toppen av senterdisken. Jeg hadde bestemt meg for å lage vingene 21 tommer på en 24 tommers aksestang. Dette var en feil. I ettertid foreslår jeg at du gjør vingene kortere slik at du får mye mer av aksen som stikker ut bunnen og toppen for fleksibilitet ved montering av hele turbinen til en generator eller annen struktur. Jeg ville sannsynligvis gå med 18 tommer. Nå kan du montere vingene. Med den dekkede siden av en vinge vendt mot aksen, bolter du stiverne til endebitene. Disse kan være ganske tette, men løse nok til å rotere. Sett den øverste fjærbenet på linje med 9 -graderslinjen du tegnet, og stram deretter de øvre og nedre muttere. Denne vinkler vingene mot senteraksen i riktig mengde. Gjør dette med de to andre vingene. Turbinen er klar til montering på en generator eller en annen struktur.

Trinn 11: Monter turbinen til generatoren

På en eller annen måte må du montere turbinen på en generator eller muligens en slags støtteramme som lar den spinne fritt. I dette prosjektet monterte jeg den på en 24 volt likestrømsmotor som jeg hadde spart fra en batteridrevet gressklipper. Motoren ble brukt til å snurre bladet til gressklipperen. Motoren har pluss og minus spade -kontakter i den ene enden og en aksel som stikker ut fra den andre enden. Dessverre var akselen en halv tomme i diameter med fin gjeng. Dette gjør det veldig vanskelig å parre seg med noe som en all -thread bar med en halv tommers grov tråd. Måten jeg løste problemet på er å bolt en L-formet brakett til akselen på motoren. Deretter brukte jeg et metallstykke som jeg hadde reddet fra en gammel rorkult. Den er U-formet og har hull på siden og et gjenget hull på toppen. Gjenget er en halv tommers grov tråd, perfekt for montering av gjengestangen. Til slutt, boltet den U-formede kontakten til L-braketten. Jeg skar et hull i et stykke kryssfiner som var stort nok til å sette inn motoren. Etter å ha satt inn motoren i kryssfiner, boltet jeg den ned. For å prøve turbinen plasserte jeg hele saken på en tung trekasse.

Trinn 12: Demonstrasjon av turbinen

Du kan se på videoene at turbinen snurrer veldig godt i den ganske sterke vinden som blåste. Jeg vil anslå at den var ca 15 km / t. Det fungerte så bra at jeg måtte binde turbinen midlertidig til esken for å unngå at den velter. Du kan tydelig se at det snurrer veldig fort, men også spretter rundt. Årsaken til dette er montering av turbinen til motoren er ikke perfekt. Det er litt off-kilter, og dette kan aldri forbedres med dette oppsettet. Genererer det elektrisitet? Trist å si, ikke mye. Problemet er motoren. Jeg har ingen anelse om utformingen av motoren. Du vil legge merke til en ledning som går fra turbinen til ut av bildet. Dette er en skjøteledning med hannenden avskåret og festet til motoren. Med dette oppsettet kan jeg sette prober fra et multimeter inn i hunenden. Det viser seg at jeg knapt genererer 1 volt med turbinen som går veldig fort. Dette er punktet der et annet prosjekt må starte. Det er mange diskusjoner på internett om hvordan du bygger din egen generator. Det er også mulig å bruke riktig type bilgenerator eller noe fra en vaskemaskin. Hvis du ikke har en generator i tankene, vil jeg foreslå at du tester håndverket ditt ved å montere turbinen på en slags struktur der vinden vil fange den. Dette kan være en treramme eller noe laget av PVC -rør. På denne måten kan du se om designet fungerer og om du må gjøre justeringer i vingen på vingene. Du kan også måle hvilken vindhastighet som er nødvendig for å starte turbinen. Hvis du er interessert i hva gjennomsnittlig vind er i ditt område, kan du besøke et program jeg har på nettstedet mitt som lar deg velge en NOAA værstasjon i nærheten av deg og se en oversikt over vind, temperatur og trykk det siste døgnet. Søknaden min plotter disse dataene og gir dem i en tabell. Det du vil ha er gjennomsnittlig vindhastighet de siste 24 timene. Hvis du besøker favorittstedet ditt med jevne mellomrom, vil du kunne legge merke til hvordan gjennomsnittet endres. Koblingen er: